Giáo trình Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Phần 1 - Trường Đại học Thái Bình

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:139

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Phần 1 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Lý thuyết cơ sở thiết bị đóng cắt; Rơ le điều khiển và bảo vệ; Thiết bị phân phối điện năng và điều khiển; Máy cắt điện cao áp. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Phần 1 - Trường Đại học Thái Bình

LỜI NÓI ĐẦU Chúng ta đang sống trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao. Yêu cầu ngày càng cao của nền kinh tế số và hội nhập quốc tế với sự phát triển và ứng dụng vượt bậc của nền công nghiệp 4.0. Để góp phần đảm bảo tiết kiệm năng lượng, an toàn an ninh năng lượng, việc tìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính toán lựa chọn sử dụng thiết bị điện rất cần thiết cho các nhà thiết kế ngành điện, các sinh viên ngành kỹ thuật đ iện - điện tử. Hiện nay trên thị trường có nhiều giáo trình viết về nội dung thiết bị đóng cắt, nhưng các tài liệu này chỉ phù hợp cho việc tham khảo, chưa sát với chương trình học phần/môn học của Trường Đại học Thái Bình. Thực hiện nghị quyết của Đảng ủy và sự chỉ đạo của Lãnh đạo Nhà trường về việc tăng cường biên soạn giáo trình, sách chuyên khảo, tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu, giảng dạy và học tập của CBGV, HSSV, nhằm mục đích thống nhất, thuận tiện cho việc giảng dạy của giảng viên và việc theo dõi bài giảng của sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật điện – điện tử, chúng tôi biên soạn cuốn giáo trình "Thiết bị đóng cắt và bảo vệ". Giáo trình có nội dung được chia thành 7 chương: Chương 1. Lý thuyết cơ sở thiết bị đóng cắt. Chương 2. Rơ le điều khiển và bảo vệ. Chương 3. Thiết bị phân phối điện năng và điều khiển. Chương 4. Máy cắt điện cao áp. Chương 5. Dao cách ly, dao ngắn mạch, kháng điện và thiết bị chống sét. Chương 6. Máy biến dòng điện và máy biến điện áp. Chương 7. Một số sơ đồ ứng dụng các thiết bị điện để đóng cắt và điều khiển động cơ điện. Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả đã nhận được sự giúp đỡ và cung cấp tài liệu của các thầy, cô giáo trong Bộ môn điện, trường Đại học Thái Bình. Nhóm tác giả đã có nhiều cố gắng trong quá trình biên soạn, nhưng giáo trình chắc không tránh khỏi những khiếm khuyết. Chúng tôi mong nhận được các ý kiến đóng góp của bạn đọc để hoàn chỉnh thêm nội dung cho lần xuất bản sau. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Khoa điện - điện tử, Trường Đại học Thái Bình, Tân Bình, TP Thái Bình, Tỉnh Thái Bình. Xin trân trọng cảm ơn! Nhóm tác giả 1
MỤC LỤC CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT ................................... 7 1.1. PHÂN LOẠI THIẾT BỊ ĐIỆN ............................................................................. 7 1.2. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI THIẾT BỊ ĐIỆN ....................................... 8 1.3. CÁC VẬT LIỆU CƠ BẢN DÙNG CHO THIẾT BỊ ĐIỆN .................................. 9 1.4. SỰ PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN ......................................................... 10 1.4.1. Khái niệm chung ......................................................................................... 10 1.4.2. Chế độ làm việc dài hạn ............................................................................. 11 1.4.3. Chế độ làm việc ngắn hạn........................................................................... 13 1.4.4. Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại ................................................................ 14 1.4.5. Quá trình phát nóng khi ngắn mạch............................................................ 15 1.5. TIẾP XÚC ĐIỆN VÀ TIẾP ĐIỂM CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN ................................ 15 1.5.1. Khái niệm chung về tiếp xúc điện .............................................................. 15 1.5.2. Điện trở tiếp xúc và các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc ............... 16 1.5.3. Các trạng thái làm việc của tiếp điểm......................................................... 18 1.5.4. Vật liệu làm tiếp điểm và nguyên nhân gây hư hỏng ................................. 21 1.6. HỒ QUANG ĐIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẬP TẮT HỒ QUANG .................. 21 1.6.1. Khái niệm hồ quang điện ............................................................................ 21 1.6.2. Quá trình phát sinh hồ quang điện ............................................................. 21 1.6.3. Quá trình dập tắt hồ quang điện................................................................. 23 1.6.4. Hồ quang điện một chiều ............................................................................ 23 1.6.5. Hồ quang điện xoay chiều .......................................................................... 26 1.6.6. Các biện pháp dập tắt hồ quang .................................................................. 28 1.7. LỰC ĐIỆN ĐỘNG ............................................................................................. 31 1.7.1. Các phương pháp tính lực điện động .......................................................... 31 1.7.2. Lực điện động ở mạch một pha .................................................................. 33 17.3. Lực điện động ở mạch ba pha ...................................................................... 34 1.7.4. Độ bền điện động của thiết bị điện ............................................................. 35 1.8. NAM CHÂM ĐIỆN ........................................................................................... 35 1.8.1. Khái niệm nam châm điện .......................................................................... 35 1.8.2. Cấu tạo nam châm ...................................................................................... 35 1.8.3. Nguyên lý làm việc ..................................................................................... 36 1.8.4. Phân loại ..................................................................................................... 36 1.8.5. Các tham số mạch từ................................................................................... 36 1.8.6. Các định luật cơ bản của mạch từ ............................................................... 37 1.8.7. Tính toán từ dẫn không khí ......................................................................... 37 1.8.8. Mạch từ một chiều và mạch từ xoay chiều ................................................. 41 1.9. CUỘN DÂY CỦA NAM CHÂM ĐIỆN ............................................................ 46 1.9.1. Tính toán cuộn dây một chiều .................................................................... 48 1.9.2. Tính toán cuộn dây xoay chiều ................................................................... 49 1.9.3. Cách tính thực nghiệm nam châm điện ...................................................... 49 2
1.10. LỰC HÚT ĐIỆN TỪ CỦA NAM CHÂM ĐIỆN .............................................51 1.10.1. Lực hút điện từ của nam châm điện một chiều .........................................51 1.10.2. Lực hút điện từ của nam châm điện xoay chiều .......................................54 1.10.3. Lực hút nam châm điện ba pha .................................................................57 TỔNG KẾT CHƯƠNG 1 .................................................................................58 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 1 .........................................................59 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM .....................................................................60 CHƯƠNG 2. RƠLE ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ........................................................ 63 2.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN ..............................................................................63 2.1.1. Khái niệm về rơle........................................................................................63 2.1.2. Các bộ phận cơ bản của rơle .......................................................................63 2.2. PHÂN LOẠI RƠLE ........................................................................................... 64 2.3. CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA RƠLE ............................................................. 65 2.4. RƠ LE ĐIỆN TỪ ................................................................................................ 66 2.5. RƠLE DÒNG ĐIỆN VÀ RƠLE ĐIỆN ÁP .........................................................67 2.5.1. Rơle dòng điện cực đại ...............................................................................67 2.5.2. Rơle điện áp ................................................................................................ 68 2.6. RƠLE TRUNG GIAN ........................................................................................69 2.7. RƠLE TỪ ĐIỆN .................................................................................................69 2.8. RƠLE ĐIỆN ĐỘNG ........................................................................................... 70 2.9. RƠLE CẢM ỨNG .............................................................................................. 72 2.10. RƠ LE NHIỆT ..................................................................................................74 2.11. RƠ LE THỜI GIAN.......................................................................................... 77 2.11.1. Khái niệm chung ......................................................................................77 2.11.2. Rơ le thời gian điện từ ..............................................................................77 2.11.3. Rơle thời gian ON DELAY (Sự chậm trễ) ...............................................78 2.12. RƠ LE TỐC ĐỘ ............................................................................................... 80 2.13. RƠ LE ÁP LỰC ................................................................................................ 81 TỔNG KẾT CHƯƠNG 2 .................................................................................81 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 2 .........................................................82 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM .....................................................................83 CHƯƠNG 3. THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG VÀ ĐIỀU KHIỂN............................ 85 3.1. CẦU DAO ..........................................................................................................85 3.1.1. Khái quát và công dụng ..............................................................................85 3.1.2. Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của cầu dao ............................. 85 3.1.3. Tính chọn cầu dao .......................................................................................86 3.2. CÔNG TẮC ........................................................................................................87 3.2.1. Khái quát và công dụng ..............................................................................87 3.2.2. Cấu tạo và phân loại....................................................................................87 3.2.3. Công tắc vạn năng.......................................................................................87 3.2.4. Công tắc hành trình .....................................................................................88 3
3.3. CẦU CHÌ ............................................................................................................ 89 3.3.1. Khái niện và các yêu cầu của cầu chì ......................................................... 89 3.3.2. Cấu tạo cầu chì............................................................................................ 89 3.3.3. Nguyên lý hoạt động và phân loại cầu chì.................................................. 90 3.4. ÁP TÔ MÁT (CB) ............................................................................................. 91 3.4.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của áp tô mát (CB) .................................. 92 3.4.2. Phân loại và cách lựa chọn CB ................................................................... 95 3.5. ÁPTÔMÁT CHỐNG GIẬT MỘT PHA ....................................................................... 99 3.6. ÁPTÔMÁT CHỐNG GIẬT BA PHA ....................................................................... 100 3.7. NÚT NHẤN ..................................................................................................... 103 3.8. BỘ KHỐNG CHẾ ............................................................................................ 105 3.8.1. Bộ khống chế kiểu trống ........................................................................... 105 3.8.2. Bộ khống chế kiểu cam ............................................................................ 106 3.9. ĐIỆN TRỞ VÀ BIẾN TRỞ .............................................................................. 107 3.9.1. Điện trở ..................................................................................................... 107 3.9.2. Biến trở ................................................................................................... 108 3.10. CÔNG TẮC TƠ.............................................................................................. 108 3.10.1. Khái niệm công tắc tơ ............................................................................. 108 3.10.2. Cấu tạo công tắc tơ ................................................................................. 109 3.10.3. Nguyên lý hoạt động của công tắc tơ ..................................................... 111 3.10.4. Các thông số của công tắc tơ .................................................................. 111 3.10.5. Các chế độ sử dụng công tắc tơ theo tiêu chuẩn của Pháp và tây âu .... 112 3.11. KHỞI ĐỘNG TỪ ........................................................................................... 114 3.12. THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT KHÔNG TIẾP ĐIỂM............................................... 118 3.12.1. Khái niệm chung ..................................................................................... 118 3.12.2. Thiết bị đóng cắt dùng Tranzito ............................................................. 118 3.12.3. Thiết bị đóng cắt dùng Thyristor điều khiển động cơ ba pha ................. 120 3.12.4. Thiết bị đóng cắt dùng triac điều khiển động cơ ba pha......................... 120 TỔNG KẾT CHƯƠNG 3 ............................................................................... 121 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 3 ...................................................... 121 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM ................................................................... 123 CHƯƠNG 4. MÁY CẮT ĐIỆN CAO ÁP ............................................................... 126 4.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY CẮT............................................................. 126 4.2. PHÂN LOẠI MÁY CẮT.................................................................................. 126 4.3. CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CẮT................................................................. 127 4.4. CÁC YÊU CẦU CHÍNH ĐỐI VỚI MÁY CẮT ............................................... 128 4.5. MÁY CẮT DẦU .............................................................................................. 128 4.5.1. Máy cắt nhiều dầu ..................................................................................... 128 4.5.2. Máy cắt ít dầu ........................................................................................... 129 4.6. MÁY CẮT KHÔNG KHÍ NÉN ....................................................................... 130 4.6.1. Máy cắt không có dao cách li lắp kèm ..................................................... 132 4
4.6.2. Máy cắt có dao cách li lắp kèm.................................................................133 - QUÁ TRÌNH ĐÓNG THEO THỨ TỰ NGƯỢC LẠI: BỘ CÁCH LY 5 ĐÓNG TRƯỚC, TIẾP THEO LÀ ĐẾN BỘ CÁCH LY 4. (HAI TIẾP ĐIỂM TRONG BUỒNG CẮT, ĐÃ ĐÓNG LẠI SAU KHI QUÁ TRÌNH CẮT KẾT THÚC). ..............................................................................133 4.7. MÁY CẮT KHÍ SF6 .........................................................................................133 4.8. MÁY CẮT CHÂN KHÔNG ............................................................................134 TỔNG KẾT CHƯƠNG 4 ...............................................................................136 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 4 .......................................................137 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM ...................................................................138 CHƯƠNG 5. DAO CÁCH LY, DAO NGẮN MẠCH, KHÁNG ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ CHỐNG SÉT ........................................................................................................ 140 5.1. DAO CÁCH LY ...............................................................................................140 5.1.1. Khái quát và công dụng ............................................................................140 5.1.2. Phân loại....................................................................................................141 5.1.3. Dao cách ly đặt trong nhà .........................................................................142 5.1.4. Dao cách ly lắp đặt ngoài trời ...................................................................143 5.2. DAO NGẮN MẠCH ........................................................................................144 5.3. KHÁNG ĐIỆN ................................................................................................145 5.4. THIẾT BỊ CHỐNG SÉT ...................................................................................148 5.4.1. Khái quát và công dụng ............................................................................148 5.4.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc chống sét van có khe hở dập hồ quang ...149 5.4.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc loại chống sét ống ...................................151 TỔNG KẾT CHƯƠNG 5 ...............................................................................152 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 5 .......................................................153 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM ...................................................................154 CHƯƠNG 6. MÁY BIẾN DÒNG VÀ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP ............................... 156 6.1. MÁY BIẾN DÒNG (BI) ...................................................................................156 6.1.1. Các chế độ làm việc của máy biến dòng ...................................................159 6.1.2. Một số kiểu biến dòng ..............................................................................160 Nhược điểm của máy biến dòng hai tầng là điện trở thứ cấp rất lớn, sai số tăng. ........................................................................................................................162 6.2. MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU) .............................................................................162 6.2.1. Khái niệm chung về BU............................................................................162 6.2.2. Máy biến áp BU kiểu điện từ ....................................................................166 6.2.3. Máy biến điện áp kiểu tụ phân áp .............................................................167 6.2.4. Máy biến điện áp phân áp kiểu tụ điện có khuếch đại ..............................168 6.2.5. Máy biến điện áp làm việc theo hiệu ứng POCKELS ..............................169 6.2.6. Các sơ đồ đo đếm điện năng dùng BI và BU ............................................169 TỔNG KẾT CHƯƠNG 6 ...............................................................................172 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 6 .......................................................173 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM .................................................................174 5
CHƯƠNG 7MỘT SỐ SƠ ĐỒ ỨNG DỤNG CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ĐỂ ĐÓNG CẮT VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN ............................................................. 175 7.1. MẠCH ĐÓNG CẮT VÀ KHỐNG CHẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTO LỒNG SÓC.................................................................................................... 175 7.1.1. Các mạch mở máy trực tiếp ...................................................................... 175 7.1.2. Các mạch khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha ................................ 181 7.2. CÁC MẠCH HÃM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA .......................... 189 7.3. SƠ ĐỒ KHỐNG CHẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU .................................. 195 TỔNG KẾT CHƯƠNG 7 ............................................................................... 197 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 7 ...................................................... 199 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM ................................................................... 200 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................. 203 6
Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT Mở đầu Thiết bị đóng cắt dùng để: đóng cắt, điều khiển, kiểm tra, tự động điều chỉnh, khống chế và bảo vệ trong trường hợp sự cố các đối tượng điện (máy điện hay cả hệ thống điện) cũng như không điện (ánh sáng, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng...). Các thiết bị điện tuy rất đa dạng và phong phú, song quá trình làm việc của chúng đều dựa trên một số hiện tượng và qui luật vật lý cơ bản. Để có thể tính toán thiết bị, khai thác sử dụng các thiết bị điện cần phải nắm vững được các cơ sở lý thuyết, hiểu được cặn kẽ các hiện tượng và qui luật này. Cơ sở lý thuyết chung cho quá trình làm việc của các thiết bị điện gồm các qui luật và hiện tượng sau: - Các qui luật về sự phát nóng của thiết bị điện trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố. - Hiện tượng tiếp xúc điện, đặc biệt là ảnh hưởng của điện trở tiếp xúc đến quá trình làm việc, độ bền, độ tin cậy của thiết bị điện. - Hiện tượng hồ quang điện. Các thiết bị điện thực hiện đóng ngắt dưới điều kiện vượt điện áp nhất định, vì thế sự phát sinh hồ quang điện là điều không tránh khỏi. Các kiến thức về hồ quang sẽ giúp chúng ta hiểu được kết cấu của thiết bị điện một cách đầy đủ và tìm ra các giải pháp để hạn chế tác hại của hồ quang đến độ bền và độ tin cậy của thiết bị điện. - Hiện tượng tương tác giữa các dây dẫn khi có dòng điện đi qua. Sự tương tác này phát sinh ra lực điện động. Nó có thể rất lớn, đặc biệt trong chế độ sự cố. Hiểu được nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát sinh lực điện động sẽ giúp ích rất nhiều cho quá trình thiết kế và sử dụng. - Hiện tượng tương tác giữa từ trường sinh ra trong cuộn dây có lõi thép và các thanh vật liệu dẫn từ tạo ra lực điện từ làm chuyển động các cơ cấu của thiết bị điện. Bản chất sự sinh ra và các yếu ảnh hưởng tới lực điện từ là các vấn đề rất cần thiết để hiểu được kết cấu của các thiết bị điện và các cơ cấu chấp hành điện từ. 1.1. PHÂN LOẠI THIẾT BỊ ĐIỆN a. Phân loại theo công dụng - Nhóm thiết bị đóng cắt: chức năng chính nhóm này là đóng cắt tự động 7
hoặc bằng tay các mạch điện ở chế độ làm việc khác nhau. Nhóm này gồm có cầu dao, áp tô mát, máy cắt, dao cách ly... - Nhóm thiết bị điện (TBĐ) hạn chế dòng điện, điện áp: chức năng chính nhóm này là hạn chế dòng điện và điện áp trong mạch không tăng quá cao khi bị sự cố. Nhóm này gồm có kháng điện dùng để hạn chế dòng ngắn mạch, chống sét van dùng để hạn chế điện áp. - Nhóm TBĐ mở máy; khiển: chức năng chính nhóm này mở máy, không chế, điều chỉnh tốc độ, hãm và đảo chiều động cơ. Nhóm này gồm có điện trở mở máy, công tắc tơ, khởi động từ. - Nhóm TBĐ kiểm tra, theo dõi: chức năng chính nhóm này kiểm tra, theo dõi sự làm việc của các đối tượng và biến đổi các tín hiệu không điện thành tín hiệu điện. Nhóm này gồm có các loại rơle, các bộ cảm biến. - Nhóm TBĐ tự động điều chỉnh, khống chế, duy trì chế độ làm việc và các tham số của đối tượng như các bộ ổn định điện áp, ổn định tốc độ, ổn định nhiệt. - Nhóm TBĐ đo lường: chức năng chính nhóm này biến đổi dòng điện lớn, điện áp cao thành dòng điện và điện áp có trị số thích hợp, an toàn cho việc đo lường, điều khiển, bảo vệ. Ví dụ máy biến dòng điện, máy biến điện áp. b. Phân theo tính chất của nguồn điện - Thiết bị điện một chiều. - Thiết bị điện xoay chiều. c. Phân theo điện áp - Thiết bị điện cao thế: được chế tạo dùng ở điện áp định mức từ 1000V trở lên. - Thiết bị điện hạ thế: được chế tạo để dùng ở điện áp dưới 1000V, thường 660V. d. Phân theo nguyên lý làm việc Có các loại điện từ, từ điện, điện động, phân cực, cảm ứng, loại có tiếp điểm và không có tiếp điểm, loại thiết bị điện làm việc theo phương pháp số. e. Phân theo điều kiện làm việc Có loại làm việc được ở vùng nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, loại chịu nước, có loại chịu được rung động, có loại làm việc trong nhà và có loại làm việc ở ngoài trời. 1.2. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI THIẾT BỊ ĐIỆN - Thiết bị điện phải đảm bảo làm việc lâu dài với các thông số kỹ thuật ở định mức trừ các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn và ngắn hạn lặp lại. 8
- Thiết bị điện phải đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt và ổn định điện động khi có dòng ngắn mạch chạy qua trong thời gian ngắn. - Thiết bị điện phải chịu được quá điện áp xẩy ra trong phạm vi giới hạn. - Các thiết bị điện đóng cắt phải có khả năng chịu được mọi dòng điện có khả năng phát sinh trong quá trình làm việc. - Các tham số của thiết bị điện phải ít biến đổi. - Thiết bị điện phải đảm bảo làm việc tin cậy, chính xác an toàn, gọn nhẹ, giá thành rẻ dễ gia công, lắp ráp, dễ kiểm tra, thay thế và sửa chữa. 1.3. CÁC VẬT LIỆU CƠ BẢN DÙNG CHO THIẾT BỊ ĐIỆN a. Vật liệu làm tiếp điểm Những vật liệu làm tiếp điểm phải thoả mãn các yêu cầu: Có độ bền cơ khí cao. Chống ăn mòn và mài mòn tốt. Rẻ và dễ gia công cơ khí. Dẫn điện và truyền nhiệt tốt. Nhiệt độ bốc hơi và nóng chảy cao. Ví dụ: Bạc, hợp kim bạc, đồng, hợp kim đồng, kim loại gốm, Pt, Au... b. Vật liệu sắt từ Thường sử dụng là những chất sắt từ như sắt, thép, côban, niken, và một số hợp kim của sắt, chúng có khả năng dẫn từ tốt. Đặc trưng cho tính chất từ của vật liệu sắt từ là: - Độ từ thẩm tương đối : B  = 0 H Trong đó: 0 = 4.10-7H/m là độ từ thẩm tuyệt đối của chân không. - Hiện tượng từ trễ: Quá trình từ hoá của vật liệu sắt từ không hoàn toàn thuận nghịch, tăng giảm không theo cùng một đường (đặc trưng bởi lá từ trễ) c. Vật liệu cách điện Cách điện thông thường sử dụng sơn cách điện, giấy cách điện, băng vải cách điện, nhựa, dầu biến áp... Cách điện chịu nhiệt thường sử dụng là mi ca, amiăng, thuỷ tinh, gốm.vv…Đặc trưng cho vật liệu cách điện cơ bản là độ bền điện (Ebđ), độ bền chịu nóng tương ứng với cấp cách điện theo bảng sau: Bảng 1.1. Nhiệt độ cho phép của các bộ phận trong thiết bị điện và cấp chịu nhiệt của vật liệu cách điện 9
Nhiệt độ cho Cấp cách Các vật liệu cách điện chủ yếu phép oC điện Vật liệu không bọc cách điện hay để xa vật cách điện 110 Dây nối tiếp xúc cố định 75 Tiếp xúc hình ngón của đồng và hợp kim 75 Tiếp xúc trượt của đồng và hợp kim 110 Tiếp xúc má bạc 120 Vật dẫn điện, không bọc cách điện 110 Giấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su, gỗ. Các loại nhựa: 90 Y polietilen, polistionl, vinyl clorua Giấy, vải sợi, lụa tẩm dầu, cao su nhân tạo, nhựa 105 A polieste, các loại sơn cách điện Nhựa tráng polivinylphocman, eboxi, poliamit, giấy ép, 120 E vải có tẩm poliamit, nhựa poliamit. Nhựa poliete, amiăng, mica, thủy tinh có chất độn, nhựa 130 B eboxi Sợi amiăng, sợi thủy tinh không có chất kết dính 155 F Xilicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dính 180 H Mica không có chất kết dính, thủy tinh, sứ, >180 C politetrflotilen d. Vật liệu dẫn điện - Làm thanh dẫn, dây quấn: Dùng đồng, nhôm hoặc các hợp kim của đồng. - Vật liệu có điện trở cao: Vônfram, ni ken, crôm và các hợp kim của nó. 1.4. SỰ PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN 1.4.1. Khái niệm chung Thiết bị điện làm việc, do có dòng điện chạy trong cuộn dây hay vật dẫn điện sẽ gây ra tổn hao. Tất cả các tổn hao đều sinh ra nhiệt Q đốt nóng thiết bị điện làm nhiệt độ của thiết bị điện tăng cao nếu vượt quá giá trị cho phép (phụ thuộc vào cấp cách điện của thiết bị điện) sẽ làm già hoá vật liệu cách điện làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện. Khi xảy ra ngắn mạch, nhiệt độ của các phần tử dẫn điện tăng cao, độ bền cơ của chúng giảm đi nhiều nên lực điện động do dòng ngắn mạch sinh ra có thể làm hỏng thiết bị điện. Độ tin cậy của thiết bị điện phụ thuộc vào nhiệt độ phát nóng của chúng, 10
nhất là các chi tiết được chế tạo bằng vật liệu cách điện. Do vậy vấn đề tính toán nhiệt để hạn chế sự phát nóng của thiết bị điện dưới mức cho phép là rất quan trọng. Trong tính toán nhiệt của thiết bị điện ta dùng khái niệm độ tăng nhiệt là:  =   0 Với:  là độ tăng nhiệt (hay còn gọi là độ chênh nhiệt, nhiệt áp);  là nhiệt độ phát nóng của thiết bị điện; 0 là nhiệt độ của môi trường xung quanh. 1.4.2. Chế độ làm việc dài hạn Khi thiết bị điện bắt đầu làm việc sẽ có dòng chạy qua thiết bị điện gây ra tổn hao công suất P (gồm tất cả các tổn hao đã được quy đổi về vật dẫn). Trong khoảng thời gian dt thì nhiệt lượng do tổn hao công suất P phát ra là Q = Pdt, nhiệt lượng này được chia làm 2 phần: - Một phần đốt nóng bản thân thiết bị điện được mô tả bằng công thức: Q1 = G.c.d (1.1) Trong đó: G [kg] là khối lượng vật dẫn; c [J/g] là nhiệt dung riêng tương đương của thiết bị điện; d [0C] là vi phân của độ tăng nhiệt. - Một phần toả ra môi trường xung quanh được mô tả bằng công thức: Q2 = KT.ST..dt (1.2) Trong đó: S là diện tích bề mặt toả nhiệt của vật dẫn [cm2]; KT là hệ số toả nhiệt [W/cm2.0C];  là độ tăng nhiệt của thiết bị điện so với môi trường [0C]; dt là thời gian làm việc[s]. Từ đây ta có phương trình cân bằng nhiệt là: Q = Q1 + Q2. Hay được viết là: P.dt = G.c.d + KT.ST..dt (1.3) Với các điều kiện biên của phương trình (1.3) là: + Khi t = 0, bắt đầu thời điểm đóng điện cho thiết bị,  = 0 = 0, nếu 0 = 0 suy ra nhiệt độ thiết bị bằng nhiệt độ môi trường; 0  0 có nghĩa là trước đó thiết bị có làm việc. + Khi t   , thời gian làm việc đủ dài để đạt chế độ xác lập. Trong chế độ xác lập nhiệt thì  = const, d = 0, phương trình cân bằng nhiệt được viết: 11
P.dt = KT.ST..dt (1.4) Nghiệm của phương trình (1.4) là độ tăng nhiệt ổn định (xác lập) P (1.5)  =  = = const K T ST Với điều kiện biên trên kết hợp giải phương trình (1.3), ta có nghiệm của phương trình là:  = 0 . e-t/T +   .[1 - e-t/T] (1.6) Nếu 0 = 0 thì:  =   .[1 - e-t/T] (1.7) G.c Trong đó: T : là hằng số thời gian phát nóng K T .S T Quan hệ (t) là đường cong phát nóng trên (hình 1.1) như sau: + Đường 1 ứng với biểu thức (1.6) là đường cong phát nóng của thiết bị điện khi 0  0. + Đường 2 ứng với biểu thức (1.7) là đường cong phát nóng của thiết bị điện Hình 1.1. Đồ thị làm việc dài hạn khi 0 = 0. Tại t = 0, kẻ tiếp tuyến với đường cong phát nóng 0  0 (đường 2). Từ giao điểm của tiếp tuyến và đường thẳng   = const, hạ vuông góc với trục hoành, đoạn OH = T (hằng số thời gian phát nóng). Nếu toàn bộ nhiệt năng cung cấp P.dt không tỏa ra môi trường mà chỉ đốt nóng thiết bị thì phương trình (1.4) có dạng: P.dt = G.c.d (1.8) Nghiệm của (1.8) sẽ là: P K .S   (1.9)  t T T t t G.c G.c T Nếu t =T thì  =   . Như vậy hằng số thời gian phát nóng T là khoảng thời gian làm việc mà độ tăng nhiệt đạt tới trị xác lập  =   nếu không có tỏa nhiệt. Trong trường hợp có tỏa nhiệt ra môi trường, thay t = T vào (1.7) ta được: 12
 =   .[1 - e-t/T] =   .[1 - e-1] = 0,632.   (1.10) Khi độ tăng nhiệt đạt đến trị xác lập, ta cắt điện cho thiết bị, nhiệt độ của thiết bị giảm dần. Trong trường hợp này phương trình cân bằng nhiệt của quá trình nguội có dạng (1.3) nhưng vế trái bằng không: 0 = G.c.d + KT.ST..dt (1.11) Với điều kiện biên: t = 0   =   t =  = 0 Thì nghiệm của (1.11) sẽ là:  =   . e-t/T (1.12) Đồ thị của quá trình nguội (hình.1.1) là đường 3. Như vậy trong chế độ làm việc dài hạn, thì thời gian làm việc đủ lớn để độ tăng nhiệt của thiết bị đạt tới giá trị xác lập   và thời gian nghỉ đủ dài để nhiệt độ thiết bị giảm bằng nhiệt độ môi trường ( = 0). Vì  là hàm số mũ của t nên về lý thuyết  =   (khi phát nóng) và = 0 (khi nguội) thì t sẽ vô cùng lớn. Trong thực tế nếu t  4T d thì có thể coi là chế độ làm việc dài hạn, hoặc độ tăng nhiệt theo thời gian  dt 20C/h cũng có thể coi là chế độ làm việc dài hạn. 1.4.3. Chế độ làm việc ngắn hạn Ở chế độ làm việc ngắn hạn, thời gian làm việc chưa đủ lớn nên độ tăng nhiệt chưa đạt đến trị xác lập, còn thời gian nghỉ đủ dài để nhiệt độ thiết bị bằng nhiệt độ môi trường. Đồ thị và quan hệ (t) ở chế độ ngắn hạn (hình 1.2). Nếu thiết bị này làm việc với P = Pđm ở chế độ dài hạn ứng với đường 1. Hình 1.2. Đồ thị làm việc ngắn hạn Khi thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn sau thời gian làm việc t lv độ tăng nhiệt mới chỉ đạt tới 1 < 1 điều đó chứng tỏ chưa tận dụng hết khả năng chịu nhiệt của thiết bị. Để tận dụng hết khả năng chịu nhiệt của thiết bị, có thể nâng công suất làm 13
việc tới P2 sao cho sau t = tlv, độ tăng nhiệt đạt  = 1. Vậy ở chế độ ngắn hạn, thiết bị có thể cho phép làm việc quá tải đặc trưng bằng hệ số quá tải. P2  2 1 (1.13) Quá tải theo công suất: K P    P 1 tlv 1 1 e T 1 (1.14) Quá tải theo dòng điện: K I  K P   tlv /T 1 e Nhận xét: Hệ số quá tải càng lớn khi thời gian làm việc càng bé và hằng số thời gian phát nóng càng lớn. 1.4.4. Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Với chế độ này, mỗi chu kỳ được đặc trưng bằng thời gian làm việc và thời gian nghỉ: tck = tlv + tng (1.15) Thời gian làm việc trong mỗi chu kỳ chưa đủ lớn nên độ tăng nhiệt chưa đạt đến độ tăng nhiệt ổn định, thời gian nghỉ Hình 1.3. Đồ thị làm việc ngắn hạn lặp lại chưa đủ dài nên nhiệt độ của thiết bị vẫn chưa giảm đến độ tăng nhiệt ban đầu của chu kì thì lại làm việc. Nếu số chu kỳ đủ lớn thì nhiệt chênh lệch sẽ dao động quanh trị số max và min xác lập, còn gọi là trị số xác lập giả định. Quá trình nhiệt này được cho ở đồ thị (hình 1.3). t /T  t ng / T (1.16) - Ở chu kỳ đầu: 1 =  cp .[1 - e lv ]; 1 = 1 . e t /T  t ng / T  t ng / T (1.17) - Ở chu kỳ hai: 2 =  cp [1 - e lv ] + 1 . e ; 2 = 2 . e Quá trình cứ lặp đi lặp lại đến trị số xác lập giả định. t /T  t lv / T  t ng / T (1.18) max =  cp . [1 - e lv ] + min. e ; min = max . e 1  e tlv / T (1.19) Từ (1.18) ta suy ra:  max   cp 1  e tck / T Từ (1.19) ta nhận thấy max < cp, do đó vẫn chưa tận dụng hết khả năng chịu nhiệt của thiết bị. Ta có thể nâng công suất của thiết bị trong chế độ ngắn hạn lặp lại sao cho max = cp. Vậy hệ số quá tải là: 14
1  e tck / T (1.20) - Quá tải theo công suất: K P  >1 1  e tlv / T 1  e tck / T (1.21) - Quá tải theo dòng điện: K I  K P  1  e tlv / T Nhận xét: Hệ số quá tải Kp và KI càng lớn khi tlv bé và tck lớn. 1.4.5. Quá trình phát nóng khi ngắn mạch Khi bị ngắn mạch, dòng điện chạy trong dây dẫn có trị số rất lớn, gấp vài chục lần dòng điện ở chế độ định mức, nhưng vì thời gian ngắn mạch không dài (thường bằng thời gian tác động của thiết bị bảo vệ) nên nhiệt độ phát nóng cho phép ở chế độ này thường lớn hơn ở chế độ dài hạn. Vì thời gian ngắn mạch t nm bé nên có thể coi quá trình nhiệt này là quá trình đoạn nhiệt, toàn bộ nhiệt lượng do thiết bị hấp thụ chứ không toả ra môi trường xung quanh. Phương trình cân bằng nhiệt có thể được viết: Pdt = G. c max. d (1.22) P Nghiệm của phương trình là: τ  τ od  t G.c Ta thấy (t) có dạng đường thẳng và được biểu diễn hình 1.4. Độ bền nhiệt của thiết bị điện là khả năng chịu dòng điện ngắn mạch trong thời gian ngắn mạch mà nhiệt độ phát nóng của thiết bị không vượt quá nhiệt độ phát nóng Hình 1.4. Quá trình phát nóng khi ngắn mạch cho phép khi ngắn mạch. 1.5. TIẾP XÚC ĐIỆN VÀ TIẾP ĐIỂM CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN 1.5.1. Khái niệm chung về tiếp xúc điện a. Định nghĩa Tiếp xúc điện là phần tiếp giáp giữa hai vật dẫn và để cho dòng điện đi từ vật dẫn này sang vật dẫn kia. Bề mặt tiếp giáp cho dòng điện đi qua gọi là bề mặt tiếp xúc điện, còn vật dẫn có bề mặt tiếp xúc điện gọi là tiếp điểm. b. Yêu cầu của tiếp xúc - Thực hiện tiếp xúc chắc chắn, đảm bảo độ bền về cơ cao. - Tại nơi tiếp xúc không bị phát nóng quá mức cho phép với dòng điện định mức. - Có khả năng ổn định động và ổn định nhiệt, khi dòng điện ngắn mạch chạy qua. 15
- Chịu được tác động của môi trường như không bị ôxy hoá để đảm bảo điện trở tiếp xúc không thay đổi. c. Phân loại Có 2 cách phân loại chính là: - Dựa vào mối liên kết tiếp xúc, chia tiếp xúc điện thành ba dạng: +Tiếp xúc cố định: là loại tiếp xúc không tháo lắp giữa hai vật dẫn như vặn, xoắn, đinh tán, kẹp…. + Tiếp xúc trượt: là tiếp xúc giữa vật dẫn chuyển động và vật dẫn tĩnh, thường gắn với hiện tượng tia lửa điện. + Tiếp xúc đóng – mở : có thể cho dòng điện đi qua hoặc không. - Dựa vào hình thức chỗ tiếp xúc, chia tiếp xúc điện thành ba loại + Tiếp xúc điểm: là tiếp xúc chỉ ở một điểm (một bề mặt có bán kính nhỏ), thường gặp ở các thiết bị đóng cắt có dòng điện bé dưới 10 A. + Tiếp xúc đường: là tiếp xúc chỉ theo một đường (hoặc một bề mặt hẹp và dài), thường gặp ở tiếp điểm có dòng điện trung bình. + Tiếp xúc mặt: Là tiếp xúc giữa hai phần của mặt phẳng, thường gặp ở các dòng điện lớn cỡ hàng nghìn A. 1.5.2. Điện trở tiếp xúc và các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc a. Bề mặt tiếp xúc Khi cho hai vật dẫn rắn có bề mặt phẳng tiếp xúc với nhau, cho dù bề mặt ấy có phẳng và nhẵn đến mức độ nào đi chăng nữa thì tiếp xúc giữa chúng (hình 1.5) thực tế là tập hợp của các điểm tiếp xúc,nên bề mặt tiếp xúc điện bao giờ cũng nhỏ hơn bề mặt tiếp điểm. Stt < Sbề mặt tx với Stt = F/  Trong đó: F là lực ép tiếp điểm;  là ứng suất biến dạng dẻo của vật liệu làm tiếp điểm. Tại các điểm tiếp xúc này mật độ dòng điện tăng cao, tổn hao năng lượng lớn nên nhiệt độ tiếp điểm tăng cao có thể dẫn đến hàn dính, biến dạng, nóng chảy tiếp điểm. Hình 1.5. Bề mặt tiếp xúc điện 16
Bảng 1.2. Ứng suất của vật liệu  Vật liệu tiếp  Vật liệu tiếp  Ký hiệu Ký hiệu xúc (N/mm2) xúc (N/mm2) Vanadi V 3650 Đồng cứng Cu hợp kim 510 Niken Ni 2210 Đồng mềm Cu 382 Môlipden Mo 1660 Bạc Ag 304 Nhôm Al 883 Graphit 129,5 Platin Pt 765 Thiếc Sn 44,2 b. Điện trở tiếp xúc (rtx) Điện trở tiếp xúc là điện trở do hiện tượng đường đi của dòng điện bị cong và dài ra ở chỗ tiếp xúc tạo nên. Điện trở tiếp xúc được xác định theo công thức sau: Rtx  K (1.23) F .m Với: K là hệ số phụ thuộc vào vật liệu và trạng thái bề mặt tiếp điểm; F là lực ép tiếp điểm; m là hệ số phụ thuộc vào kiểu tiếp xúc. m = 0,5 cho tiếp xúc điểm; m = (0,7 ÷0,8) cho tiếp xúc đường; m = 1 cho tiếp xúc mặt. Bảng 1.3. Trị số tham khảo K Vật liệu tiếp điểm K tiếp điểm dòng điện lớn K tiếp điểm dòng điện bé [N1/2/Ω] [N1/2/Ω] Đồng 3,16.10-4 0,014 ÷ 0,0175 Bạc 1,58.10-4 0,006 Chì 15,8.10-4 - Đồng thau 21,2.10-4 - Thép 24,0.10-4 - Nhôm 5,05.10-4 - c. Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc - Độ cứng của vật liệu: nếu vật liệu tiếp điểm mềm, ứng suất mềm của vật liệu càng bé thì điện trở tiếp xúc càng bé. l - Điện trở suất: từ R   nên vật liệu có  bé thì điện trở tiếp xúc bé. S 17
- Tình trạng bề mặt tiếp xúc: tiếp điểm bị rỗ, bẩn, bị ôxy hoá làm giảm diện tích tiếp xúc dẫn tới điện trở tiếp xúc tăng. - Lực ép tiếp điểm: Rtx giảm nếu lực tác động lên tiếp điểm tăng vì Stx tăng. Khi F tăng, Rtx giảm đến một giá trị nào đó thì dừng lại do Stx không tăng lên được nữa. Đường biểu diễn mối quan hệ giữa F và Rtx theo chiều tăng (nét liền trên hình 1.7) và giảm (nét đứt trên hình 1.7) của lực không trùng nhau do tính đàn hồi không tuyệt đối của Hình 1.7. Đường biểu diễn mối vật liệu tiếp điểm. quan hệ giữa F và Rtx - Dạng tiếp xúc: quan hệ giữa lực ép tiếp điểm và điện trở tiếp xúc của các dạng tiếp xúc khác nhau được cho ở hình 1.8. Khi lực ép tiếp điểm bé, điện trở tiếp xúc của tiếp xúc điểm bé hơn. Khi lực ép lớn thì có quan hệ ngược lại, điện trở tiếp xúc của tiếp xúc mặt bé nhất, đến tiếp xúc đường, cuối cùng là tiếp xúc điểm. - Nhiệt độ của tiếp điểm: khi nhiệt độ tiếp điểm tăng, điện trở tiếp xúc cũng tăng theo quan hệ:  2  Rtx  Rtx 0  1   T  tx   3  Trong đó: Rtx0 là điện trở tiếp xúc ở 00C; T. Hệ số nhiệt điện trở của vật liệu; Hình 1.8. Quan hệ giữa lực ép tiếp điểm tx. Nhiệt độ của vùng tiếp xúc. và điện trở tiếp xúc 1.5.3. Các trạng thái làm việc của tiếp điểm Các thông số cơ bản của tiếp điểm là: Độ mở; Độ lún; Các kích thước và lực ép tiếp điểm - Độ mở là khoảng cách giữa giữa hai tiếp điểm ở trạng thái cắt ổn định. - Độ lún là khoảng cách mà tiếp điểm động có thể di chuyển nếu không bị tiếp điểm tĩnh cản trở. Độ lún đảm bảo tiếp xúc tốt và đảm bảo khi bị mài mòn. - Các kích thước tiếp điểm phụ thuộc vào dòng điện đi qua tiếp điểm và tuổi thọ của tiếp điểm (số lần đóng cắt) - Lực ép tiếp điểm đảm bảo điện trở tiếp xúc tốt. 18
Các trạng thái làm việc của tiếp điểm là: trạng thái đóng ổn định; trạng thái cắt ổn định; quá độ đóng; quá độ cắt a. Trạng thái đóng ổn định Là chế độ có dòng điện chạy từ vật dẫn này sang vật dẫn khác. Ở trạng thái này, điện trở tiếp xúc giữa hai tiếp điểm tương đối bé, cho nên sụt áp do dòng điện định mức gây ra trên tiếp điểm bé (vài mily(v) đến vài chục mv). Độ tăng nhiệt của tiếp điểm so với nhiệt độ thanh dẫn khoảng 5 đến 100C. Đây là trạng thái làm việc dài hạn của tiếp điểm. b. Trạng thái cắt ổn định Là chế độ không cho dòng điện đi từ vật dẫn này sang vật dẫn khác. Ở trạng thái này, dòng điện không đi qua tiếp điểm nên không có tổn hao. Khoảng cách giữa hai tiếp điểm chính là độ mở, phải đảm bảo không phóng điện và dập hồ quang nhanh c. Quá độ đóng Là quá trình chuyển từ trạng thái cắt sang trạng thái đóng. Đây là quá trình gắn liền với các hiện tượng vật lý phức tạp. Bắt đầu quá trình tiếp điểm động chuyển động về phía tiếp điểm tĩnh với vận tốc tăng dần, đồng thời khoảng cách giữa chúng giảm dần. Khi cường độ điện trường giữa hai tiếp điểm đủ lớn (khoảng cách giữa chúng đủ bé) thì sẽ có phóng điện. Khi tiếp điểm động va vào tiếp điểm tĩnh, phản lực từ tiếp điểm tĩnh sẽ đẩy tiếp điểm động bật trở lại với biên độ xm và chu kỳ tm (hình 1.9). Đây là hiện tượng rung của tiếp điểm động trong quá trình đóng và thường kéo dài vài chu kỳ. Biên độ rung xm và chu kỳ tm có thể xác định gần đúng theo công thức sau: m.v 2 x mv (1.24) xm  ; tm  m  2 F0 v 2 F0 Trong đó: m là khối lượng phần động của thiết bị; v là vận tốc của tiếp điểm động tại thời điểm va đập. F0 là lực ép tiếp điểm ban đầu (tại thời điểm va đập). Từ biểu thức (1.24) ta nhận thấy rằng: muốn giảm quá trình rung (xm và tm) ta phải giảm khối lượng phần động, giảm vận tốc tiếp điểm và tăng lực ép F0 tiếp điểm. Tùy theo từng trường hợp cụ thể, hoặc giảm m, hoặc tăng F0 chứ ít khi giảm vận tốc v vì nếu giảm vận tốc, thời gian phóng điện dài, dễ dẫn đến hỏng hóc tiếp điểm. Dòng điện hàn dính của tiếp điểm có thể xác định sơ bộ theo công thức thực nghiệm: 19
I hd  K F Trong đó: Ihd (A) dòng điện hàn dính của tiếp điểm. K (A/N1/2) hệ số kinh ngh iệm phụ thuộc vào vật liệu và kết cấu của tiếp điểm, K= (950 đến 1900)A/N1/2; Hình 1.9. Hiện tượng rung của tiếp điểm F, (N) lực ép tiếp điểm. trong quá trình đóng d. Quá độ cắt Là quá trình chuyển từ trạng thái đóng sang trạng thái cắt. Quá trình này ngược với quá độ đóng của tiếp điểm. Bắt đầu quá độ cắt, tiếp điểm động chuyển động theo chiều tách khỏi tiếp điểm tĩnh nên điện trở tiếp xúc tăng dần, nhiệt độ tiếp điểm tăng. Khi giữa hai tiếp điểm có khe hở bé, kim loại nóng chảy tạo ra cầu nối giữa chúng. Khi khe hở lớn hơn, cầu kim loại bị đứt, hồ quang phát sinh, kim loại nóng chảy bị bay hơi theo hồ quang nên tiếp điểm bị rỗ và bị mòn. Độ mòn của tiếp điểm trong quá trình cắt phụ thuộc vào dòng điện cắt, thời gian cháy của hồ quang, môi trường cháy của hồ quang và vật liệu tiếp điểm.Với dòng điện cắt nhỏ hơn 5A, có thể tính tuổi thọ của tiếp điểm theo công thức kinh nghiệm sau: 0, 6,  .V0 N  .q0 Trong đó: N số lần đóng cắt cho phép của tiếp điểm (tuổi thọ của tiếp điểm).  khối lượng riêng của vật liệu tiếp điểm. V0 thể tích phần phần tiếp điểm bị mòn;  hệ số kinh nghiệm về độ mòn. thq q0 điện lượng đi qua tiếp điểm cho một lần cắt, q0   idt 0 thq thời gian cháy của hồ quang; i dòng điện cắt. Trong trường hợp dòng điện cắt lớn hơn 5A, quan hệ giữa khối lượng tiếp điểm bị mòn và dòng điện cắt, số lần cắt có thể tính theo công thức: Q = 10-9kc.N.I2 Trong đó: Q khối lượng tiếp điểm bị mòn, (g); N số lần cắt. Kc hệ số kinh nghiệm về mòn khi cắt, (g/A2); I dòng điện cắt (A). Để tăng tuổi thọ tiếp điểm, giảm độ mòn khi cắt, người ta thường sử dụng các giải pháp về vật liệu, kết cấu tiếp điểm, trang bị dập hồ quang, vì tiếp điểm chủ yếu bị mòn khi cắt. 20